2019 年度研究成果報告書

微細構造をもつ不均質物質通過後の粒子線線量分布計算法

研究課題

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研究課題/領域番号	17K09074
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	医学物理学・放射線技術学
研究機関	国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
研究代表者	稲庭拓国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所物理工学部, グループリーダー(定常) (10446536)
研究分担者	兼松伸幸国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所物理工学部, 次長(定常) (10221889)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	粒子線治療 / 線量計算 / 不均質物質 / 治療計画
研究成果の概要	高エネルギー粒子線を用いたがん治療の良し悪しは、体内での線量分布を精度よく予測できるかに強く依存する。本研究は、粒子線が微細な構造をもつ不均質物質を通過した際に生じる線量分布の計算誤差を軽減するための汎用的なアルゴリズムの開発を目的とする。不均質物質を通過した粒子線の拡がりを記述する線量補正アルゴリズムを開発し、これを粒子線治療計画装置に実装した。炭素線照射実験を通して補正アルゴリズムの有用性と実用性を示した。粒子線治療の固定具材について、補正アルゴリズムで用いる拡がりパラメーターを取得し、固定具が粒子線治療の線量分布に与える影響を評価した。これらの研究成果については英文誌PMBに掲載された。
自由記述の分野	医学物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	粒子線が固定具や肺組織などの微細な構造をもつ不均質物質を通過すると、粒子線の線量分布が乱れ、患者内の線量分布に大きな誤差が生じる可能性がある。本研究では、不均質物質による粒子線線量分布の変化を記述する数学アルゴリズムを開発し、これを粒子線治療計画システムに実装した。これにより、不均質物質が患者内の線量分布に与える影響を定量的に評価することが可能になった。また、この計算誤差を補正することで、これまで以上に高精度な粒子線治療が提供可能になった。